Fizjologia i patofizjologia widzenia

Co to jest fizjologia i patofizjologia widzenia?

Siatkówka jest najważniejszą częścią oka, gdyż zawiera elementy światłoczułe (czopki i pręciki) warunkujące widzenie. Inne części oka służą do ochrony, odżywiania siatkówki lub do ogniskowania światła. Histologicznie w siatkówce wyróżnia się 10 warstw, w tym warstwę pręcików i czopków (właściwy nabłonek zmysłowy siatkówki), warstwę komórek nerwowych dwubiegunowych i warstwę komórek zwojowych. Elementy światłoczułe są rozłożone w siatkówce nierównomiernie, w postaci mozaiki. Czopki, z którymi związane jest widzenie w świetle dziennym i zdolność widzenia barw, znajdują się głównie w części środkowej siatkówki, nazywanej plamką, a przede wszystkim w dołku środkowym plamki. Natomiast na obwodzie siatkówki stwierdza się głównie pręciki, które umożliwiają widzenie w słabym oświetleniu, o zmierzchu, a także rejestrują ruch przedmiotów. Plamka jest więc miejscem najwyraźniejszego widzenia, a na pozostałym obszarze siatkówki ostrość wzroku jest dużo słabsza. Pręciki i czopki siatkówki zawierają barwniki wzrokowe, które rozkładają się pod wpływem światła, a w ciemności się regenerują. Między innymi na skutek tych przemian bodziec świetlny zmienia się w bodziec nerwowy (bodziec elektryczny), który płynie drogą wzrokową do kory wzrokowej mózgu. Bodziec nerwowy generowany przez komórki światłoczułe pobudza komórki dwubiegunowe siatkówki, a następnie komórki zwojowe, których włókna tworzą nerw wzrokowy, skrzyżowanie wzrokowe i pasmo wzrokowe, sięgając aż do mózgu (do skupiska komórek nerwowych nazywanych ciałem kolankowatym bocznym). Włókna nerwowe komórek ciała kolankowatego bocznego przekazują dalej bodziec wzrokowy do kory wzrokowej płatów potylicznych mózgu. W odcinku śródczaszkowym nerwy wzrokowe łączą się, a włókna ich ulegają częściowemu skrzyżowaniu. Włókna pochodzące od nosowych (przyśrodkowych) części siatkówek krzyżują się i biegną za skrzyżowaniem z włóknami ze skroniowych (bocznych) części siatkówek, które nie ulegają skrzyżowaniu i przechodzą dalej po tej samej stronie. Tak więc powyżej skrzyżowania nerwów wzrokowych prawa droga wzrokowa zawiera włókna z prawych połówek siatkówek, a lewa droga wzrokowa z lewych połówek siatkówek. Prawe połowy siatkówek odbierają bodźce od przedmiotów znajdujących się po lewej stronie pola widzenia, natomiast lewe połowy siatkówek – od przedmiotów znajdujących się po prawej stronie pola widzenia. Górne części siatkówek odbierają bodźce od przedmiotów znajdujących się w dolnej części pola widzenia, a dolne połowy siatkówek odwrotnie. Polem widzenia nazywana jest przestrzeń, z której obrębu oko fiksujące punkt położony na wprost odbiera wrażenia wzrokowe.

Prawidłowe widzenie to widzenie obuoczne, które jest skoordynowaną czynnością obojga oczu w celu uzyskania pojedynczego wrażenia wzrokowego. W prawidłowych warunkach obraz przedmiotu, na który patrzymy powstaje w siatkówkach obojga oczu i dwie odrębne grupy bodźców nerwowych zostają przekazane do ośrodkowego układu nerwowego. W korze wzrokowej powstaje pojedyncze wrażenie wzrokowe. Prawidłowe obuoczne widzenie możliwe jest tylko wówczas, gdy ostrość wzroku jest dobra, a ustawienie i ruchomość gałek ocznych są prawidłowe.

W chwili urodzenia dziecko ma już dobrze rozwiniętą siatkówkę, jedynie rozwój siatkówki w okolicy środkowej, czyli w plamce, pozostaje nieukończony i trwa jeszcze kilka miesięcy (do ok. 6. mż.). W pierwszych latach życia trwa też rozwój ośrodkowego układu nerwowego. Dlatego ostrość wzroku kilkumiesięcznego dziecka jest około dziesięciokrotnie słabsza, a dziecka dwuletniego dwukrotnie słabsza niż osoby dorosłej.

Z dołeczkiem środkowym plamki siatkówki związany jest odruch fiksacyjny oka. Polega on na takim odruchowym lub dowolnym ustawianiu oka, aby obraz przedmiotu budzącego zainteresowanie padał na dołeczek środkowy plamki siatkówki. Mówi się wówczas o fiksacji środkowej, która łączy się z odczuciem położenia fiksowanego przedmiotu w kierunku na wprost. Już w 3. miesiącu życia zaczyna się kształtować odruch fiksacyjny. Fiksacja siatkówkowa jest procesem jednoocznym, jednakże fiksować, czyli ustalać obraz danego przedmiotu, można jednoocznie lub obuocznie.

Wraz z fiksacją obuoczną powstaje obuoczne widzenie. Wyróżnia się trzy stopnie obuocznego widzenia:

pierwszy stopień to jednoczesna percepcja,
drugi stopień to fuzja,
trzeci stopień to widzenie przestrzenne (tzn. widzenie trójwymiarowe, bryłowe, stereopsja).

Jednoczesna percepcja jest to zdolność spostrzegania jednocześnie obojgiem oczu dwóch obrazów przedmiotu, nawet wówczas, gdy te obrazy są różne.

Fuzja dwóch obrazów jest złożonym procesem zależnym głównie od wzrokowej kory mózgowej. Możliwa jest tylko wówczas, gdy pobudzane są tzw. korespondujące ze sobą miejsca w siatkówkach prawego i lewego oka. Korespondują ze sobą pary punktów siatkówkowych jednakowo i w tym samym kierunku oddalone od plamek. Pobudzenie korespondujących punktów wywołuje wrażenia wzrokowe lokalizowane w tym samym miejscu w przestrzeni. Zjawisko to nazywane jest prawidłową korespondencją siatkówkową. Prawidłowo dwa jednakowe obrazy z prawego i lewego oka, dzięki fuzji zlewają się w korze wzrokowej w jeden obraz i pozostają zlane pomimo ruchu tych obrazów, np. podczas ruchu konwergencji czy dywergencji gałek ocznych. Można ocenić sprawność mózgowego procesu fuzji poprzez mierzenie zakresu ruchów konwergencji i dywergencji oczu, podczas których obrazy pozostają połączone. W chwili, gdy zakres ruchu oczu w kierunku zbieżnym lub rozbieżnym przekroczy tzw. zakres fuzji, obrazy z prawego i lewego oka widziane są oddzielnie. Im większy jest zakres fuzji, tym fuzja korowa jest mocniejsza. Zakres fuzji zmienia się zależnie od uwagi, zmęczenia, napięcia akomodacji, wieku, pod wpływem ćwiczeń. Zdolność fuzji rozwija się w pierwszych miesiącach życia.

Trzeci stopień obuocznego widzenia to stereopsja, czyli widzenie trójwymiarowe, bryłowe, przestrzenne. Stereopsja związana jest z obuoczną paralaksą, gdyż na siatkówkach oczu oddalonych od siebie o odległość źrenic powstają obrazy nieco różniące się od siebie i padające na nieznacznie niekorespondujące miejsca. Jak już wspomniano, pojedynczo widziane są te obrazy, które padają na korespondujące miejsca w siatkówkach. Geometryczne miejsce wszystkich punktów widzianych pojedynczo nazywane jest horopterem (ryc.). Także punkty leżące niedaleko horopteru, w przestrzeni dopuszczalnej tolerancji (tzw. przestrzeni Panuma), widziane są pojedynczo, mimo że padają na nieco niekorespondujące miejsca w siatkówkach. Te obrazy, które występują z horopteru, ale mieszczą się w mierzącej kilka stopni przestrzeni tolerancji, widziane są trójwymiarowo.

Ryc. W prawidłowych warunkach plamki w siatkówkach obu oczu odbierają ten sam obraz i w otaczającej człowieka przestrzeni jest on lokalizowany na wprost. Mówimy wówczas, że obie plamki korespondują ze sobą. Obrazy padające na nosową część siatkówki lokalizowane są w skroniowej części otaczającej przestrzeni, a odbierane skroniową częścią siatkówki umiejscawiane są w nosowej części przestrzeni. Tak więc nosowa część siatkówki jednego oka koresponduje ze skroniową częścią siatkówki drugiego oka. Przez punkty węzłowe układu optycznego obojga oczu można przeprowadzić koło. Wszystkie punkty w naszym polu widzenia leżące na tym kole padają na tzw. korespondujące punkty siatkówki i dlatego widzimy je pojedynczo. Koło to nazywane jest horopterem. Np. obraz leżącego na horopterze punktu A powstaje dokładnie w plamkach obojga oczu (a i a1), podobnie obraz punktu C powstaje na korespondujących ze sobą punktach siatkówki c i c1 – wszystkie te obrazy widzimy pojedynczo. Wraz z nieustannym ruchem naszych gałek ocznych ciągle zmienia się położenie horopteru. Zależy on od ustawienia naszych oczu oraz od punktu, na którym akurat fiksujemy nasz wzrok. Horopter nieustająco zmienia swoje położenie – oddala się i przybliża, przechyla, przesuwa na boki. Obrazy przedmiotu leżącego w punkcie B znajdującego się poza horopterem tworzą na siatkówce obrazy w punktach b i b1, a obrazy punktu D znajdującego się przed horopterem powstają w niekorespondujących punktach siatkówki d i d1. Jeśli punkty B lub D znajdą się w pewnej większej odległości od horopteru to widoczne są podwójnie – nazywa się to dwojeniem fizjologicznym. Jeśli umiejscowimy np. ołówek w pewnej odległości od oczu i popatrzymy nie na niego a w dal, to po chwili zaobserwujemy, że widzimy go podwójnie, a zamykając po kolei prawe i lewe oko możemy wyraźnie zauważyć odmienne położenie obrazów. Jeśli obserwowany przedmiot znajduje się w niewielkiej przestrzeni tolerancji przed horopterem lub tuż za nim (nazywanej przestrzenią Panuma), mimo że teoretycznie powinniśmy zobaczyć ten przedmiot podwójnie, to tak się nie stanie. Kora mózgowa jest w stanie zlać te obrazy w jeden, a widzenie stanie się stereoskopowe (przestrzenne, trójwymiarowe).

Jaka jest przyczyna zaburzeń i jakie to są zaburzenia?

Zez jest zaburzeniem, w którym dochodzi do zaburzenia precyzyjnego mechanizmu obuocznego widzenia pojedynczego, opartego na prawidłowej korespondencji siatkówkowej. Chory z zezem fiksuje przedmiot plamką siatkówki zdrowego oka, natomiast drugie zezujące oko widzi ten sam przedmiot obwodowym miejscem siatkówki. Przedmiot widziany plamką lokalizowany jest na wprost. Ten sam przedmiot widziany obwodową częścią siatkówki lokalizowany jest obwodowo. Chory z zezem widzi przedmiot podwójnie, gdyż obrazy przedmiotu w zdrowym i zezującym oku padają na niekorespondujące ze sobą miejsca w siatkówkach, które mają też różną lokalizację w przestrzeni. U małych dzieci wskutek opisanego zaburzenia w korze mózgowej wzrokowej dochodzi do tłumienia bodźca wzrokowego z oka z zezem, szczególnie tej części bodźca, który powstaje w obszarze obwodowej siatkówki zezującego oka (tłumienie bodźca z punktu nieprawidłowej fiksacji). Dzięki takiemu tłumieniu chory przestaje widzieć podwójnie.

Innym zaburzeniem w zezie jest zamieszanie obrazów, które powstaje na skutek powstawania obrazów różnych przedmiotów w plamkach zdrowego i zezującego oka. Stan taki całkowicie uniemożliwia orientację w przestrzeni i sprawia, że u małego dziecka dochodzi do tłumienia bodźca wzrokowego powstającego w plamce siatkówki oka zezującego. Tłumienie bodźców wzrokowych z okolicy punktu nieprawidłowej fiksacji i z okolicy plamki chorego oka prowadzi do niedowidzenia, do utraty środkowej fiksacji siatkówkowej, do powstania nieprawidłowej korespondencji siatkówkowej i zaburzeń obuocznego widzenia. Powyżej opisane mechanizmy uwalniające od podwójnego widzenia i zamieszania obrazów w zezie, które zaburzają jednak zarówno jednooczne, jak i obuoczne widzenie, powstają tylko u małych dzieci (do ok. 6.–8. rż.).